عنوان اختراع: دستگاه توليد كننده همزمان برق و حرارت با تلفيق سيستم‌ فوتولتائيك و آب گرمكن‌ خورشيدي زمينه فني اختراع: اختراع مربوط به، طراحي و پياده سازي دستگاهي براي بهبود عملكرد الكتريكي سيستم‌هاي فوتوولتائيك در درجه اول و توليد آب گرم جهت مصارف خانگي به واسطه روش بهينه سازي انتخاب شده است. مشكل فني و خلاصه اختراع: نگراني‌هاي زيست محيطي ناشي از رشد روز افزون مصرف منابع فسيلي به عنوان سوخت و كاهش سهم اين منابع در تأمين مواد اوليه صنعت، سبب شده تا پژوهشگران به ضرورت تغيير منابع انرژي جهان به سمت بهره برداري از منابع انرژي پايدار، پي ببرند. توسعه پايدار تكنولوژي انرژي‌هاي تجديد‌پذير؛ فرصت‌هاي جديدي را به روي بهره برداري از منابع انرژي تجديد‌پذير گشوده است به طوري كه انرژي خورشيدي به عنوان غني‌ترين و تميز‌ترين منبع انرژي تجديدپذير در ميان ساير منابع انرژي تجديد‌پذيربسيار مورد توجه قرار گرفته است. در سال‌هاي اخير استفاده از اين انرژي با بهره گيري از تكنولوژي فوتوولتائيك توسعه زيادي داشته است. از جمله فاكتورهايي كه مانع از پياده‌سازي وسيع سيستم‌هاي فوتوولتائيك شده است، شامل: 1) هزينه اوليه بالا، 2) راندمان پايين الكتريكي 3) عدم آشنايي با اين سيستم‌ها است. از اين رو نياز به مطالعه براي افزايش راندمان سلول‌هاي فوتوولتائيك و اقتصادي‌‌كردن اين سيستم‌ها يكي از بهترين راه‌ها براي رفع اين موانع به شمار مي‌آيد، به طوري كه تا به حال تلاش‌هاي زيادي در اين زمينه صورت گرفته است. از جمله اين تلاش‌ها، افزايش راندمان الكتريكي با كاهش دماي سلول هاي خورشيدي است كه اين مورد اساس به كاربردن سيستم‌هاي تركيبي فوتوولتائيك- حرارتي ( PVT) را تشكيل مي‌دهد. اما تاكنون اين تلاش‌ها علي‌رغم در برداشتن هزينه‌ي بالا، تأثير بسيار اندكي را روي افزايش راندمان الكتريكي اين سيستم‌ها داشته است. استفاده از بازتابنده‌هاي مناسب و نصب آنها درآرايشي صحيح نسبت به سيستم تركيبي فوتوولتائيك سبب افزايش شدت تابشي دريافتي از سوي پانل خورشيدي مي‌شود. اين ايده مي‌تواند از يك سو با افزايش توان الكتريكي توليدي و از سوي ديگر، با جذب حرارت بيشتر در حين خنك‌كاري بهبود عملكرد سيستم‌هاي تركيبي فوتوولتائيك را درپي‌ داشته باشد و براي خنك‌كاري مناسب پانل فوتوولتائيك، استفاده از يك كانال مسطح در زير آن علاوه بر اينكه مانع از دريافت پرتوهاي خورشيدي نمي‌شود، بلكه مي‌تواند خنك‌كاري را با يك چنين شرايط تابشي ايجاد شده به خوبي پشتيباني نمايد. قرار دادن يك سري كلكتور خورشيدي پربازده دركنار يك چنين سيستم تركيبي‌ و پيش‌گرمايش سيال ورودي به آن با كمك حرارت توليدي سيستم تركيبي، ايده ديگري است كه براي بالا بردن ارزش اكسرژتيك حرارت توليدي سيستم‌هاي تركيبي ارائه مي‌گردد. درنهايت با به كار بستن ايده ‌هاي فوق سيستمي طراحي وساخته شد كه نتايج به دست آمده از تست آن نشان مي‌دهد كه اين سيستم عملكرد بهتري نسبت به سيستم‌هاي موجود دارد و مي‌تواند پاسخ مناسبتري به مشكلات بيان شده بدهد.

كلكتور خورشيدي سهموي‌خطي با قابليت توليد مستقيم برق و حرارت، كه در قالب اين اختراع ارائه شده است، در زمينه بهينه سازي سيستم‌هاي تركيبي فوتوولتائيك-حرارتي ( PVT)، با هدف طراحي و پياده سازي كلكتوري با عملكرد بهتر جهت جايگزيني با كلكتور‌هاي حرارتي نيروگاه‌هاي خورشيدي سهموي خطي موجود مي‌باشد. نگراني‌هاي زيست محيطي ناشي از رشد روز افزون مصرف منابع فسيلي به عنوان سوخت و كاهش سهم اين منابع در تأمين مواد اوليه صنعت، سبب شده تا پژوهشگران به ضرورت تغيير منابع انرژي جهان به سمت بهره‌برداري از منابع انرژي پايدار، پي ببرند. در سالهاي اخير استفاده از انرژي خورشيدي به عنوان غني‌ترين منبع انرژي در ميان ساير منابعِ تجديد‌پذير، با بهره گيري از تكنولوژي فوتوولتائيك بسيار مورد توجه بوده است، اما عواملي چون: هزينه اوليه بالا، راندمان پايين الكتريكي؛ مانع از پياده‌سازي وسيع اين سيستم ها شده است. مطالعه روي سيستم‌هاي تركيبي فوتولتائيك-حرارتي (PVT) با هدف افزايش راندمان كاري سلول‌هاي فوتوولتائيك و اقتصادي‌‌كردن كاربرد اين سيستم‌ها از مهمترين راهكار‌ها به شمار مي آيد. ولي تلاش‌هاي صورت گرفته، علي‌رغم در برداشتن هزينه‌ بالا، تأثير بسيار اندكي را روي افزايش راندمان الكتريكي اين سيستم‌ها داشته است. اساسي‌ترين راهكار ارائه شده در اين طرح براي افزايش بهرهوري سيستم‌هاي فوتوولتائيك و كاهش هزينه‌هاي اوليه اين تكنولوژي، استفاده از سيستم متمركزكننده سهموي خطي است. به اين منظور كلكتوري چندلايه از يك سيستم تركيبي فوتوولتائيك-حرارتي ساخته و در كانون اين متمركزكننده قرار داده شد. جهت افزايش ظرفيت توليد الكتريكي اين سيستم، از مدول ترموالكتريك نيز در ساختار كلكتور استفاده شده است. با ساخت نمونه آزمايشگاهي اين طرح و تست عملكرد الكتريكي و حرارتي آن، نتايج مناسبي به دست آمده است كه نشان‌دهنده پتانسيل مناسب اين كلكتور جهت جايگزيني با كلكتورهاي حرارتي نيروگاه‌هاي سهموي خطي موجود مي‌باشد.